直流母线纹波错误是什么原因?
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直流母线纹波异常,核心原因通常出在电源的“开关”过程及其周边电路上,
主要涉及电容、电感、布局布线以及控制环路这几个方面。
1. 电容是纹波的主要来源,
输出电容的ESR(等效串联电阻)是关键,它会在电流变化时直接产生纹波电压(Vripple_esr = ΔI * ESR)。电容的ESL(等效串联电感)则会影响高频噪声。如果输入电容的容值不足或ESR/ESL过大,也会导致输入电压波动,进而影响输出纹波。
2. 电感参数至关重要
电感值决定了纹波电流的大小,电感值越大,纹波电流越小。如果负载电流过大导致电感饱和,其电感值会急剧下降,纹波电流会暴增,从而使输出纹波急剧恶化。
3. 布局布线影响显著
高频环路面积过大会产生强大的电磁场,耦合到其他部分,增加噪声。地线设计不当(如走线过长、过细或有环路)会引入共同的阻抗,导致噪声相互耦合。反馈走线如果靠近噪声源(如电感、开关节点),噪声会直接耦合到敏感的反馈端,扰乱控制环路,甚至引起振荡,使纹波变大。
4. 控制环路与工作参数,
如果补偿网络设计不当,控制环路可能不稳定或相位裕度不足,导致输出出现低频振荡或振铃,大大增加纹波。开关频率的选择也会影响纹波,频率越高,理论上越有利于降低纹波幅值,但同时高频下的开关噪声会更突出。
此外,变压器层间电容会为高频噪声提供通路,使得开关电源中的高频噪声通过电容耦合到输出端,增加输出纹波。它还可能与其他寄生参数形成谐振电路,如果谐振频率接近开关频率,会导致谐振噪声放大,进一步增加输出纹波。
纹波电压的危害包括:容易在用设备中产生不期望的谐波,降低电源效率,较强的纹波会造成浪涌电压或电流,导致烧毁用电设备,
会干扰数字电路的逻辑关系,影响其正常工作,
还会带来噪音干扰,使图像设备、音响设备不能正常工作。